区域浅层地热能调查
浅层地热能勘查评价
地热资源地热资源是指能够为人类经济开发和利用的地热能、地热流体及其有用组分。
地热资源为重要的可再生能源矿产，合理开发利用是一种清洁能源，也是医疗、旅游、化工资源。
浅层地热能是地
热资源的一部份
热泵的工作原理应用冷凝器排出的热量进行供热
应用蒸发器吸收的热量进行制冷
北京市城区地源热泵项目分布
北京市平原区地下水换热系统适宜性分区
北京市平原区地埋管换热系统适宜性分区
现场热传导试验:对回路中循环流动水连续加热，测量加热功率、水的流量和温度及其所对应的时间，推算钻孔周围岩土的平均岩土导热系数。
计算评价地埋管单位换热量
抽水井回灌井。
地热资源评价浅层地温能
工提供埋管工艺和埋管材料热
传导性能等。 砂质粉土
土壤的传热性能取决于土
细砂
壤的热导率、密度、比热容等。 粘土
土壤的含水量对其密度和导热
性有决定性影响，潮湿土壤的
热导率高于干燥土壤。
F
场地浅层地热资源调查
2. 热响应试验
取得换热孔的有 效传热系数、岩 土体平均导热系 数、地层初始温 度等参数，计算 确定换热孔的合 理间距
D 提出可持续开发利用
E 提出可持续开发利用的方案建议
浅层地热能勘查的目的与分区
需要解决的问题： 1、特定水文地质条件和气候特征下，地
下含水层的流动和传热机制； 2、地下含水层储能与水热调蓄的能力。
由于各地区地质和水文地质条件的复杂性和多变性，导 致各地区岩（土）层的导热性和水文地质参数差异巨大，在 一个地区能成功应用的地下换热系统，在另一地区往往并不 适用。
勘查要求：
• 勘察井深度一般宜小于200m，当有多个含水层组 且无水质分析资料时，应进行分层勘查，取得各 层水化学资料；
• 勘察井工作量按下表确定。
地下水换热方式浅层地热能调查
勘察井工作量
工程热负荷q/ kW
q<500
勘察井数量数量/ 个
1~2
500≤q<2000
2~3
q≥2000
≥3
注：工程热负荷取冷、热负荷中较大者。
地热资源与浅层地热能区别
温度 (℃)
深度 (m)
利用性
建筑中 利用
平面 分布
垂向 分布
地热
＞25
n×10２ ～n×10３
发电、 直接利 用
供暖、 供热水
地热田
热储中
浅层 地温
南阳市城市规划区浅层地热能调查评价项目水文地质勘探孔(白河南)报告
南阳市城市规划区浅层地热能调查评价项目水文地质勘探孔（白河南）报告南阳金地建筑基础工程有限公司二○一二年八月南阳市城市规划区浅层地热能调查评价项目水文地质勘探孔（白河南）报告编写：屈小军杨小勇审核：郭东升总工：郭东升经理：王长虹参加工作人员：王长虹郭东升杨小勇屈小军杨俊伟薛连亮张智陈军曹建华徐继炎提交单位：南阳金地建筑基础工程有限公司提交日期：二○一二年九月目录一、目的任务 (1)二、工作质量评述 (1)（一）施工工艺 (1)（二）钻探方法 (1)（三）物探测井 (2)（四）下管、填砾、止水 (3)（五）洗井及抽水 (4)三、地质及水文地质特征 (5)四、水文地质参数计算 (8)五、回灌试验 (9)六、结论与建议 (9)（一）结论 (9)（二）建议 (10)附图：序号图名1、南阳市城市规划区浅层地热能调查评价项目水文地质勘探孔（白河南）综合成果图 1:200附件：序号表名1 井管排列表2 管材产品质量证明书3 抽水试验数据记录4 水质化验分析单5 凿井工程验交单一、目的任务受河南省地质矿产勘查开发局测绘队委托，南阳金地建筑基础工程有限公司在南阳龙湾温泉旅游度假有限公司院内进行南阳市城市规划区浅层地热能调查评价项目水文地质勘探孔（白河南岸）的施工，设计单孔井深165.00米。
主要目的任务：查明白河南岸地下含水层富水性、导水性、回灌能力及地下水渗流场、温度场、水质及包气带特征等水文地质条件。
施工均满足“南阳市城市规划区浅层地热能调查评价”项目水文地质勘探孔设计书、《供水管井技术规范》（GB50296-99）要求。
二、工作质量评述（一）施工工艺在接到任务后，我公司积极组织人力物力进行施工，于2012年7月18日进驻工地，20日开始钻进，24日一径钻探至设计孔深，24日进行测井，26日扩孔钻进至设计孔深，26日下入井管，27日至28日进行投砾并采用压风机、潜水泵联合洗井，29日至31日进行抽水试验并回灌试验。
阜新城区地段浅层地热能调查与评价浅谈
阜新城区地段浅层地热能调查与评价浅谈作者：宋波来源：《中国科技博览》2013年第12期[摘要]阜新主城区位于阜新盆地中部，通过钻孔抽（注）水试验、现场热响应试验、室内试验，综合地质、水文地质、环境与灾害地质调查成果，对调查区地下水（地表水）热泵、地埋管热泵两种浅层地热能开采方式进行了适宜性评价分区。
综合分析论证了与集中锅炉供暖，节能37%～66%，运行费用为其它供暖方式的50%以下，且减排环境效益可观。
[关键词]阜新城区地段浅层地热能赋存条件热能均衡评价中图分类号：TU472.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0263-01浅层地热能资源赋存于15.0～200.0m深度范围内地下岩土体、地下水中，温度大于0℃，低于25.0℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值。
资源的产生、形成和开发利用不仅受到地层结构、岩性、岩土层的热物性、岩土体的温度、地下水静水位、地下水含水层空间结构、地下水类型、地下水的径流方向、流速、水力坡度、水温及其水质、地下水动态变化等因素影响和控制，还与城市规划、地质灾害、环境保护、水源地保护等因素密切相关。
一、浅层地热能赋存条件浅层地热能的赋存受地层构造、地质结构、地下水等因素控制，其开采分为：地下水、地表水、地埋管三种地源热泵方式。
区域地质构造不仅对地温场有控制作用，也控制了区域地形地貌和第四系的发育，同时也对城市的分布和发展具有间接的控制作用。
不同的地层岩性其热导率、比热、温度传导系数不同，比重、孔隙度、颗粒组分不同，故其赋水、导水、热交换能力皆不同。
地下水的补、径、排条件，决定着地温的开采方式，也决定着热交换速率。
阜新主城区位于阜新盆地中部，地势较平坦，细河及其支流，从城区或城区边部流过，适宜城市的建设和发展。
但由于煤矿多年的露天和井下开采降水，局部地下水位严重下降并造成污染，以致使阜新成为缺水城市。
该区域内浅层地热能资源的开发应优先考虑地埋管地源热泵方式。
浅层地热能勘查评价技术规范
目前，我国第一部有关浅层地热能开发的行业标准《浅层地热能勘查评价技术规范》，面向全国广泛征求修改意见。
据中国地调局水环部韩再生介绍，该《规范》是中国地质调查局受国土资源标准化委员会水文地质工程地质环境地质分技术委员会委托编制完成的行业标准。
目前完成的征求意见稿，明确了有关浅层地热能的概念和术语，首次系统提出浅层地热能资源计算评价的方法，特别是在其核心技术——区域浅层地热能资源量的评价方法上作了有益探索；分别规定了区域浅层地热能调查和地源热泵工程浅层地热能勘查工作的目的、任务、基本工作内容、工程控制程度以及质量要求；对地源热泵工程浅层地热能勘查，提出了地下工程、水源井施工和质量要求、井群设计、水质评价和处理方法等；对区域浅层地热能调查、资源评价、资料整理和报告编写提出了要求。
该《规范》适用于区域浅层地热能调查评价和地源热泵工程浅层地热能的勘查评价，可作为浅层地热能资源开发中设计书编制、勘查工程布置、浅层地热资源评价、报告编写和审批的依据。
浅层地温能勘查评价方法及实例
由上式可得：
D L（T1－T4）
1
ln r2
2
1 ln r3
1
＝K ln r4
（传热系数） 单位：W/(m K）
1 r1 2 r2 3 r3
31
地下水热泵适宜区 浅层地温能换热功率的计算方法
计算评价地下水循环利用量，需要考虑： 技术约束：回灌能力 环境约束：抽、灌地下水产生地质环境问题。 经济约束：抽灌系统的经济合理性
111213查明区域浅层地温能资源数量质量以及分布规律编制开发利用规划为浅层地温能可持续利用保护和科学管理提供依在充分利用现有水文地质工程地质等资料的基础上补充地热地质水文地质岩土工程地质等项调查进行必要的钻探现场试验和室内测试
浅层地温能勘查评价 方法及实例
冉伟彦
中国地调局浅层地温能研究与推广中心 2009年03月
调查方法：在充分利用现有水文地质、工 程地质等资料的基础上，补充地热地质、水文 地质、岩土工程地质等项调查，进行必要的钻 探、现场试验和室内测试。
13
调查内容：
(1)区域地热地质、水文地质、工程地质条件。
(2)含水层结构、厚度、埋藏等特征。地下水水位 分布、水量、水质情况及其动态变化，查明包气带岩 土体结构。
r1-地埋管束的等效半径(m)，单U为管内径的 倍，双U为管内径 倍； r2-地埋管束的等效外径(m)，等效半径r1加管材壁厚； r3-钻孔平均半径(m)； r4-换热温度影响半径(m)，可通过现场换热试验时设观测孔求取； t1-地埋管内流体的平均温度； t4-温度影响半径之外岩土体的初始温度。
30
区域浅层地温能评价的深度范围为 1m至200m埋深以内。
场地浅层地温能评价的深度根据工 程的需求而定。
阜新城区地段浅层地热能调查与评价浅谈
●ｌ
阜 新 城 区地 段 浅 层 地 热 能调 查 与评 价 浅 谈
宋 波
（ 辽 宁 省第 一水 文地 质 工程 地质 大 队 １ ２ １ ０ ０ ０ ） ［ 摘 要］ 阜新 主城 区位 于 阜新 盆地 中部 ， 通过 钻 孔抽 （ 注） 水试 验 、 现 场 热响应 试 验 、 室 内试验 ， 综 合地质 、 水 文地 质 、 环境 与 灾害地 质 调查 成果 ， 对调 查 区地 下水 （ 地表 水 ） 热泵 、 地 埋 管热泵 两种 浅层 地热 能开 采方 式进行 了 适宜性 评价分 区。 综 合分 析论 证 了与集 中锅 炉供暖 ， 节能３ ７ ％～６ ６ ％， 运 行费用 为 其它供 暖方 式 的 ５ ０ ％以下 ， 且减 排环 境效 益 可观 。 ［ 关键 词］ 阜 新 城 区地 段 浅层 地 热 能 赋 存条件 热 能均 衡评 价 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ４ ７ ２ ． ３ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章编号 ： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ ２ － ０ ２ ６温度 ， 将对 土壤 的性 质产生 影 响， 对 区域生 态环 境造 成
不可挽 回 的危害 。
五， 浅层 地热 能 应用经 济 效益分 析
浅层 地热 能资源 具有 节能 、 环保 、 可再生性 ， 靠 热泵 技术 的应用 ， 它 得 以实
现利 用 。 热泵 技术具有 运行 稳定 、 安全 、 占地 面积小等特 点 ， 与燃煤 、 燃 油等传统 技术相 比 ， 有广 阔的开 发利 用前景 。 目前 ， 北京 、 上 海等 经济 发达地 区及 国家 重
速、 水 力坡 度 、 水温 及其 水质 、 地 下水动 态变 化等 因素影 响和控 制 ， 还 与城市 规 划、 地 质 灾害 、 环 境保 护 、 水 源地 保护 等 因素密 切相 关 。
河南省济源市浅层地热能勘查与区划
河南省济源市浅层地热能勘查与区划河南省济源市浅层地热能勘查与区划⼀、项⽬名称项⽬名称：河南省济源市浅层地热能勘查与区划⼆、⼯作范围、拐点坐标和⼯作⾯积“河南省济源市浅层地热能勘查与区划”项⽬⼯作区为济源市2020年城市总体规划区和建成区，地理坐标：112°30′～112°45′，35°10′～35°00′；⼯作区⾯积约300km2。
三、地质概况1．以往⼯作程度上世纪六⼗年代以来济源市开展了⼤量的基础地质、矿产地质、⽔⽂地质环境地质⼯作，与本次调查有关的主要⼯作成果有：1960～1961年完成的1∶25万济源市地质总结报告；1964年提交的1∶20万洛阳幅区域地质测量报告书；1981年完成的1∶5万河南省济源市、沁阳县北部地区区域地质调查报告；1962年完成的1:5万济源县平原地区农⽥供⽔⽔⽂地质勘察报告；1983年完成的济源市⽔利区划；1985年完成的1∶20万洛阳幅区域⽔⽂地质普查报告；1995年完成的河南省济源市济源盆地地下⽔资源评价；2009年完成的济源市环境地质调查评价报告等。
这些成果为本次⼯作的开展奠定了基础。
2．项⽬区⼯作背景济源市属中温带⼤陆性季风型⽓候。
年平均⽓温为14.4°C，年平均降⾬量648mm，集中在七、⼋、九三个⽉，全年⽆霜期230天。
济源市属黄河流域，⽔系主要为黄河⼲流及其⽀流，主要有沁河、济⽔、蟒河等。
其中黄河境内长58km，沁河境内长41km，蟒河境内长46km，济⽔境内长10km。
另有包括⼩浪底⽔库、王屋⼭⽔库等在内的⼤⼩⽔库22座。
济源市位于我国地形第⼀阶梯与第⼆阶梯的交界处，北部和西部为太⾏⼭和中条⼭，南部和东南部为黄⼟丘陵。
全市⼭地、丘陵、平原等地貌类型齐全，总的地势形态是西北⾼，东南低。
其中⼭区⾯积占全市总⾯积67.8%，丘陵区占全市总⾯积的20.4%，平原区占全市总⾯积11.8%。
⼯作区与浅层地热能关系密切的地层主要为新近系、第四系。
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源 热 泵项 目的调查 结 果表 明
,
,
大多 数能 够正 常运 行
。
,
但 有 ! 个 项 目运 行费 用 高 于 集 中供 暖
、
∋ 费用 且 供 暖室 温达 不 到要 求 运 行效 果差 的项 目的原 因 主要 为 设 计施 工 不 合理 井水 量 不 足 和管理 不 科 学 在 对江 西省 南 昌市 + 个运 行 的地 源 热泵 项 目 的调 查 中 也 发 现南 昌
。
宜 区 域 和评 价换 热 量
政 府需 要这 些 成果 作 为浅层 地 热 能开发 规划 的依据
,
地 源 热泵 的用
通
户需 要 根 据这些 成果 来规 避 风 险 过 区 域浅层 地 热能 调查 益
。 ,
提高 成功率
, ,
。
这 是一 项 公益 性 和 基 础性 的地 质调 查
, 、 ,
提供 地 质 资料
根 据测 试 数 据 计 算 地 埋
管换 热孔 合理 间距
标定
。
现场 热 响应 试 验 的仪 器 设 备 应定 期
每年 不 少 于 一 次 # 进 行 检验 和
、
抽水 及 回 灌试 验 的 目的 是 确定 一 定 区 域 内地 下水 循环 利用 量 和 抽水井
和布局
。
回 灌井 的 数 量
,
抽水 回灌 试 验应 在地 下 水换 热 适 宜 区 和 较 适 宜 区 内进 行
、 、
、
的特 征 确定 具体调 查 内容
宜 控 制 在地 表 以下
,
调查 精度 应达 到
。 ,
∋
% ( 服兀 旧
∋
一
∋
∀《 刃
的 比 例尺 要 求
、
。
调查 深 度
?8
、
.
深度内
、
调查 内容应包 括
、
、
岩土 层 岩性 结构
,
含水 层分 布及埋 藏
条件 地下 水 水位 水 温 水质 及动 态 变化 岩 土 体 的热 物 理 性 质 参 数 热 导 率 和 比 热 容 # 及 岩土 体 的物 理性 质参 数 孔 隙率 含 水率 密度 # 地温 场 自然分 布 特征 及 热 响应
∀ 以” ,
。
、
管 理 和 教学 工 作
∋
。
− .
01∋
2/3
26
7
:
. 8
国 土部储 量 评 审中心
, ,
通 讯 地址
北 京市 西 城 区 冠英 园 西 区 ! 9
号
电话
( (
一
)
如美 国
;5 &
; <
−
编写 的
地 源 热 泵 工 程 技术 指 南》 中所 提 出 的野 外换 热场 地 勘 察方 法
区 域浅 层 地热 能调 查
韩再 生
国 土 资源 部 矿 产 资 源 储 量 评 审 中心
摘 条件
要
、
,
北京
,
《 刃! ∀
#
区 域 浅层 地 热能 调查 目 的是 为开 发 利 用 规划提 供依据
方法是 查明 区 域 浅 层地 热 能
。
分布规律
,
划分 适宜 区 域 和 评 价浅 层 地 热能换 热 量
单位涌水量 量
.
!
≅
Ε
Α
・
.
#
单位 回 灌量 单位 涌 水量
Α
地下 水 位 年 下 降量≅ .
Χ
特殊地 区
适宜 区 较适 宜 区
!(
∀(
Δ
+( Φ
Δ
( +
:
≅
三 项指 标均符合 合
∀(
∀( Φ
+( Φ
( +
:
Δ
:
∀
≅
除适 宜 区 和 不 适 宜 区
以 外的其他 地 区
不适 宜 区
Χ
!(
Χ
∀( Φ
Α
:
国 土 资源 部 即 将在 全 国组 织 调查 评 价
查 清 浅层 地 热能 资源
。 。
,
编制规 划
,
保障 浅层 地
,
热能 持续 利用
月!
日试 行
,
,
加 强监 测
,
掌握 开 发 动态
国 土 资 源 部行 业 标 准 的 发布
并在 % #
年
9
将 成为 区 域浅 层 地热 能调 查 的 技术 支撑 和 依据
∀
重要 水源地 保护 区 地 面 沉 降严 重 区
、
任一 项 指 标符 合
地 表 水换 热 方式 适宜 性 分 区 主要 考 虑 的 因 素如 下
变化
、
湖泊 和 水 库 的容积
、
、
深度
、
水质 流量 水位及 其动 态 面 积及 其动态变 化 地 表水 目前 的用途 和水源保护要求
,
∋
水温
、
、
、
。
取样
测 试 及现 场热 响 应试验 应在 地 埋 管换 热适 宜 区 和 较适 宜 区 内进 行
适 宜区 较适 宜 区
不适 宜 区
Χ Α
卵 石 层总厚 度≅ .
Χ
Β8
一
∀
!(
一
三 项指 标均应 满 足
!(
或 ∀(
!(
Δ
1#
∀
Δ
( (
(
Χ
!( (
不 符 合适宜 区 和 不 适 宜 区 分 区 条 件
至 少 二 项 指标应符合 合
∀(
Α
表%
分区
地 下 水 换 热方式 适宜 性 分 区
单 项 指标 标 综 合评判标准 准
由于 区 域 浅层 地 热 能调查 的 勘 查 评 价方法 没 有 国 外 的先例 可 以 借鉴
、
我们 用 了三 年 的
时 间探索
提 出 了 区 域 浅层 地 热 能 的调 查 评 价方 法
一% 仪刃
,
浅 并 将 其 纳 人 国 土 资 源行 业 标 准 《
。
层地 热能 勘查 评 价规 范》= 刀> ( % % ∀
,
( ΓΗ
,
∀ ΓΗ
∃
现 场热 响应 试 验首 先做 无 负荷 的 循 环 测 试 # 后
,
获 取 地 层 初 始平 均 温 度
,
温 度稳 定
变化 幅度小 于 范 围在
土∀
观测 时 间不 少 于 % ∗
。
∃ 2
( %
:
在 获 取 初 始平 均 温 度 后
开 始对 回路
中的传 热介 质加 热
Φ 以 内#
、
,
欧洲 的大 量文献 也 分别介 绍 了 地埋 管换热 和地 下 水换热场地 勘察
目前从 国外 的 资料检 索 中
,
评价的方法 和数学模 型
。
、
。
没 有 发 现 其他 国 家进 行过 区 域 浅层 地 热能 调 查
,
我 国的 社 划 分适
。
会
、
经 济 发展
,
需 要 从行 政 区 域或 者 自然单元 的尺 度勘 查 浅层 地 热 能 的分 布规 律
。
,
市 园林局 新建 动物 园 供 暖项 目在温 度过 低时 无法 正 常运 转
地下 水 回灌 困 难
。
,
还 有 个 别 项 目较长 时 间 使用 后
我 国 的一 位 环 境 与节 能专 家指 出
, ,
∋
目前 约 有 三 分之一 的 地 源 热泵 项 目存
、
在着 这样 或那 样 的问 题 换热 系统 能 否 保证 回灌
主要 任务 是采 用 综合 勘查 方法
,
减少 开 发 风 险 取得 最 大 的社会 经 济和环 境效 查 明浅层 地 热 能地 质条件 确 定 可 开 发利 用 的地 区及
,
合理 利用 量
议
。
进行浅层 地 热能 开 发 利 用 的环 境 影 响 预 测
,
提 出 可 持 续 开发 利 用 的方 案建
,
现 场 勘察 即 场地 浅层 地 热能勘 查 的 技 术方 法
,
地 源 热 泵 工程
。
可 以 从 众 多 的 国外 的文 献 中得 到 借 鉴
例
作者 简介
研究
、
∋
韩再 生
,
男
一
,
∗ ,
/
+
年生
45
,
研究 员
)!
・
、
兼 职 教授
,
长 期 从 事水 文 地 质
1侧刃 ! ∀
、
环境 地质
∋
、
地 热地 质 的 勘 查
。 ,
冷 # 负荷
温度稳定
测 试过 程 中热
冷 # 负 荷 和 流量 应 基 本 保 持 恒 定
波动
管 内传热 介质 流速 不应 低 于
而
,
5
,
实 时 记 录 回 路 中传 热 介 质 的流
2
。
量和 进 出 口 温度 为止
,
变 化 幅度 小 于 ℃ # 后
,
观测 时 间 不 少 于 % ∗
,
每次加热
%
区域 浅层 地 热 能调 查 的方 法
区 域浅层 地 热 能 调查 评 价 的 任务
、
基 本 内容
、
、
开 发 利用 评价
、